基于計算思維的大學計算機基礎教學改革研究

寇衛利　狄光智　魯寧　趙友杰

摘 要： 工具論主導的大學計算機基礎教學已經不能滿足當前高校人才培養的實際需求。在計算思維理論的指導下，采用系統、整合與多元化的思想方法，從教學過程、內容、方案、手段和考核評價五個方面探索大學計算機基礎教學新模式。研究證明，將計算思維融于整個教學過程是提高大學計算機基礎教學質量和水平、促進學生信息素養培養的有效途徑。

關鍵詞： 計算思維； 大學計算機基礎； 教學改革； 計算機教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）03-70-03

Research on the teaching reform of college computer fundamentals

based on computational thinking

Kou Weili， Di Guangzhi， Lu Ning， Zhao Youjie

（School of Computer and Information， Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan 650224， China）

Abstract： Computer foundation teaching under the guidance of instrumentalism already cannot meet the current requirements of university talent cultivation. Under the guidance of computational thinking theory， and taking systematic idea， integration thoughts， and diversification methods， this study explored the teaching reform of college computer fundamentals from five crucial aspects of teaching process， contents， schemes， methods and assessments. The study shows that running computational thinking through the whole teaching process is an efficient way to improve the quality and level of college computer fundamentals teaching， and promote cultivation of student information literacy.

Key words： computational thinking； college computer fundamentals； teaching reform； computer education

0 引言

隨著信息化技術的不斷發展，大學計算機基礎課程在教學過程、教學內容、教學方法、考核評價等方面，已經越來越不能滿足當前高校對高素質人才培養的基本要求。美國卡耐基梅隆大學周以真教授提出的計算思維教學理論[1]，為計算機系列課程的教學改革提供了一個有效途徑[2]。大量的計算機研究和教育工作者，開始從計算思維的角度思考和探索計算機系列課程教學改革的理論和方法[3-5]。大學計算機基礎課程是高校受眾較多的課程之一，是計算思維理論在計算機系列課程中應用最為廣泛的研究對象之一[1-2]。本研究以大學計算機基礎課程為研究對象，在深入分析課程教學現狀的基礎上，提出一套基于計算思維的大學計算機基礎課程教學新模式。

1 基于計算思維的大學計算機基礎教學方案

1.1 系統化的教學過程模型

結合計算思維培養的特點，研究將大學計算機基礎的教學過程，重新設計為基礎知識與能力測評、教學分層分級、教學實施過程、期末考核評價和教學反饋五個基礎教學環節。這五個基礎教學環節之間相輔相成，互相聯系，共同服務于計算思維教學模式。

教學過程模型的優化實施，需要有信息化網絡教學平臺的支撐，實現理論與實踐相結合、課上與課下相結合、教授與自主學習相結合的目標。信息化網絡教學平臺，能夠為學生課后在線遠程完成知識點學習、課件查看、習題練習和問題討論交流等多項自主理論學習的教學任務。學生通過開放信息教學操作平臺能夠進行Word、Excel、PowerPoint、網絡等操作型題目的練習和評測。教師可以在網絡教學平臺中，對學生學習過程中存在的普遍問題進行專題教學和針對性輔導，增強教學質量和效果。師生通過網絡教學平臺能夠進行良好的互動，提高師生間的信任度，進而提高教學質量和效果。例如MOODLE就是一款流行的開源免費的信息化教學平臺，被許多高校采用。

1.2 多元化的教學內容

通過對當前大學計算機基礎課程的具體教學內容進行分析，發現教學內容存在教學模塊少、教學內容單一等問題，并且教學是以傳統的工具論為主要指導思想，沒有考慮與后續計算機課程的內容相銜接。我們對教學內容進行了的改革和重組，以適應計算思維指導的大學計算機基礎課程教學目標的基本要求。以西南林業大學為例，現行的教學內容由七個主要模塊組成（圖1A），改革后的教學內容擴展為十個教學模塊（圖1B）。相比于改革前，改革后的教學內容更加多元化，更有利于高校人才的計算思維培養方案的實施，增強了與其他各個專業開設的后續計算機系列課程之間的適應程度。

1.3 調配式的教學方案

考慮到不同專業對于學生的計算機基礎知識和基本應用能力的要求既有共性又有區別，高校人才信息素養的培養需要具有專業針對性。基于各個專業本身的具體特點，以各個專業的具體培養方案和相關材料為依據，分析專業之間的內部聯系與區別，并采用聚類方法將專業進行類別劃分，結合不同專業開設的后續計算機系列課程與大學計算機基礎課程教學內容之間的聯系，建立和調配式教學體系方案。將大學計算機基礎課程教學內容模塊化，分為基礎模塊和調配模塊兩大類。基礎教學模塊是所有本科專業學生必須掌握的共同內容，體現各個專業對計算機基礎知識和基本應用能力培養的共性需求。調配模塊是非共性的內容，根據不同專業的特點來決定設置與否。調配模塊設置的主要依據是專業計劃和專業培養目標等相關教學文件。

1.4 整合理論、實驗和練習的系統教學手段

理論、實驗和練習是教學過程中三個基礎環節。大學計算機基礎課程涉及的知識面廣并且學生受眾面大，因而不能像專業課程那樣實施小班教學，一般是60人以上的大班教學。研究將理論、實驗和練習進行教學整合設計，即課堂主要講授基礎性的知識點，側重于文化基礎部分，并融入計算思維的理論內容。上機實驗課的教學內容以綜合練習為主，重點培養學生理論結合實際的能力。練習是讓學生在課后通過自主學習鞏固計算機文化基礎知識和基本操作。練習在實際教學過程中需要提供相應的基礎教學配套措施，如為學生提供基本操作知識點的FLASH動畫演示和實驗操作練習指南及平臺，保證學生平時練習有場地。

1.5 多方位的教學考核評價機制

教學考核評價主要包括學生基礎知識考核、學生操作技能考核和教師教學等方面。在學生考核方面，基于教學內容、培養目標以及考核評價工作的可操作性，來制訂適當的考核題型和分值分配比例。理論性知識的內容采用客觀題的形式考核，題型以選擇題、判斷題、填空為主。計算機基本操作（中英文打字）、操作系統、辦公自動化、網絡基礎、數據庫基礎、多媒體應用等部分的操作能力通過信息化教學平臺實現自動評測。學生評教主要包括教學內容、教學方法、教學手段、教學模式、考試方法、教學管理、教師授課等方面。學生評教的方式，主要是通過信息化網絡教學平臺以問卷的形式完成，一般在課程開始和課程結束時分兩次完成。

2 結束語

本文針對當前大學計算機基礎課程存在的主要問題，以培養計算思維能力為主要目標，通過建立系統化的教學過程模型，提出了一個基于計算思維的大學計算機基礎教學體系方案。實踐表明，基于計算思維理論的教學模式不但能夠讓學生掌握扎實的計算機基礎理論知識和實踐操作應用能力，而且能夠促進其綜合信息素養的培養。計算思維理論指導下的教學改革方案，有利于提高大學計算機基礎教學質量和水平，能夠應用于各類人才信息素養培養的實踐。進一步的研究是探索應用計算思維理論建立大學計算機系列基礎課程（如大學程序設計基礎、數據庫原理及應用）的通用教學模式。

參考文獻（References）：

[1] 陳國良，董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大

學教學，2011.1：7-11

[2] 嵩天，李鳳霞，蔡強等.面向計算思維的大學計算機基礎課程

教學內容改革[J].計算機教育，2014.3：7-11

[3] 汪紅兵，姚琳，武航星等.C語言程序設計課程中的計算思維

探析[J].中國大學教學，2014.9：59-62

[4] 郭守超，周睿，鄧常梅等.基于App Inventor和計算思維的信

息技術課堂教學研究[J].中國電化教育，2014.3：91-96

[5] 李文生，吳舜歆.面向計算思維能力培養的程序設計課程[J].

計算機教育，2014.3：57-60